在海洋沉積物中，厭氧甲烷氧化（Anaerobic Oxidation of Methane, AOM）的甲烷消耗量為20-300Tg CH4yr-1，占大氣甲烷通量的60-80%，對甲烷平衡和氣候變化有重要意義。濕地是陸地生態(tài)系統(tǒng)主要的甲烷生物源之一，也是AOM發(fā)生的理想場所，但其發(fā)生機制仍不清楚。
稻田作為一種典型的人工濕地，高強度的人為干擾使其物理化學(xué)生物特性與天然濕地存在顯著差異。稻田土壤AOM過程的研究對正確認識甲烷循環(huán)及變化背景下稻田管理措施的合理制定有特殊意義。
目前常用的土壤AOM活性測定方法為室內(nèi)震蕩培養(yǎng)法。這種方法一定程度上解除了甲烷在土水中的擴散限制，引入誤差的風險較大。為解決該問題，中國科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所吳金水研究員團隊聯(lián)合德國哥廷根大學(xué)的研究人員采用新型替代培養(yǎng)法，實現(xiàn)了對中國科學(xué)院長沙農(nóng)業(yè)環(huán)境觀測研究站長期定位試驗水稻土AOM活性的原位測定。
該方法通過硅膠管將13C標記的甲烷直接注入土壤中，以替代震蕩處理，模擬土壤自產(chǎn)甲烷的擴散過程。經(jīng)過59天的培養(yǎng)，靜置培養(yǎng)的累積13C甲烷氧化量比搖動培養(yǎng)高出了33-80％。
在靜置培養(yǎng)條件下，培養(yǎng)瓶中的甲烷濃度不斷增加，而在搖動培養(yǎng)下甲烷濃度無顯著變化。這表明震蕩處理同時抑制了甲烷的產(chǎn)生與厭氧氧化過程，與傳統(tǒng)方法相比，硅膠管替代培養(yǎng)法是一種更有效的土壤甲烷循環(huán)研究方法。
將本研究測量的甲烷產(chǎn)生和氧化速率與文獻報道相結(jié)合，我們估計稻田AOM每年會減少2.0TgC的甲烷釋放量，約占稻田CH4凈排放總量的20％。該研究可為深入解析稻田減排潛力及稻田甲烷關(guān)鍵過程提供理論基礎(chǔ)和數(shù)據(jù)支撐。
